第一章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

第一章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容液壓油液體靜力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)管道中液流的特性孔口及縫隙的壓力流量特性液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容：液壓油的物理性質(zhì)；液體粘性的概念和表示方法；液體靜力學(xué)基本方程的物理意義；流動(dòng)液體的連續(xù)性方程和伯努力方程；流態(tài)和雷諾數(shù)的概念；液體流過(guò)孔口的壓力流量特性；液體流動(dòng)中的壓力損失和流量計(jì)算。難點(diǎn)內(nèi)容：壓力的度量以及絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度之間的關(guān)系；液體動(dòng)力學(xué)三方程的理解與運(yùn)用。3第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)液壓油液壓油的性質(zhì)對(duì)液壓油的要求和選用4第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-1液體粘性示意圖6第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2幾種國(guó)產(chǎn)油液粘溫圖8第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)液體靜力學(xué)靜壓力及其特性靜壓力基本方程帕斯卡原理靜壓力對(duì)固體壁的作用力9第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-3靜止液體內(nèi)壓力分布規(guī)律10第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靜止液體中任一點(diǎn)處的總能量保持不變，即能量守恒。11第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度12第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-7壓力油作用在缸筒內(nèi)壁上的力13第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)液體動(dòng)力學(xué)基本概念流量連續(xù)性方程伯努力方程動(dòng)量方程15第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-8恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)16第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-9流量和平均流速17第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-10液流連續(xù)性方程推導(dǎo)用圖質(zhì)量守恒18第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-11伯努力方程推導(dǎo)用圖任一截面上的壓力能、勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變，即能量守恒。

19第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1-3應(yīng)用伯努力分析液壓泵正常吸油的條件,液壓泵裝置如圖所示，設(shè)液壓泵吸油口處的絕對(duì)壓力為p2，油箱液面壓力p1為大氣壓力pa,泵吸油口至油箱液面高度為h。解：1)選取基準(zhǔn)面和計(jì)算截面取油箱液面1-1為基準(zhǔn)面；泵的吸油口處為2-2面。2)按照液體流向列出伯努力方程（取α1＝α2＝1）其中，v2為吸油管速；hw為吸油管路的能量損失。3)列出輔助方程

p1=pa（大氣壓力）v1＝0(油箱液面流速)20第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月代入已知條件，上式可簡(jiǎn)化為即液壓泵吸油口的真空度為通常為防止產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，限制液壓泵吸油口的真空度小于0.3×105Pa，因此h≤0.5m。21第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月伯努利方程應(yīng)用舉例例1如圖示簡(jiǎn)易熱水器，左端接冷水管，右端接淋浴蓮蓬頭。已知

A1=A2/4和A1、h值，問(wèn)冷水管內(nèi)流量達(dá)到多少時(shí)才能抽吸熱水？解：沿冷水流動(dòng)方向列A1、A2截面的伯努利方程

p1/ρg+v12/2g=p2/ρg+v22/2g補(bǔ)充輔助方程p1=pa－ρgh

p2=pa

v1A1=v2A2代入得－h(huán)+v12/2g=(v1/4)2/2g

v1=(32gh/15)1/2

q=v1A1=(32gh/15)1/2

A122第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-13動(dòng)量方程推導(dǎo)圖作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時(shí)間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體的動(dòng)量之差。應(yīng)用動(dòng)量方程注意：F、u是矢量；流動(dòng)液體作用在固體壁面上的力與作用在液體上的力大小相等、方向相反。23第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)量方程應(yīng)用舉例例2求液流通過(guò)滑閥時(shí)，對(duì)閥芯的軸向作用力的大小。解：取閥進(jìn)出口之間的液體為控制體積。則在此控制體積內(nèi)液體上的力應(yīng)為F=ρq（v2cosθ2-v1cosθ1）=-

ρqv1cosθ1(向左)

根據(jù)作用與反作用，液體作用在閥芯上的力為F1=－F（向右），該力使閥芯趨于關(guān)閉。該力稱(chēng)為液動(dòng)力。

24第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)管道中液流的特性流態(tài)、雷諾數(shù)沿程壓力損失局部壓力損失

管道在流動(dòng)中的能量損失可用壓力損失來(lái)表示，而壓力損失和液流在管道中的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)系。25第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雷諾實(shí)驗(yàn)26第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月27第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月28第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在管道中流動(dòng)時(shí)存在兩種流動(dòng)狀態(tài)。層流——粘性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，液體的流動(dòng)呈線性或?qū)訝?。紊流——慣性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。液體的流動(dòng)狀態(tài)用雷諾數(shù)來(lái)判斷。

雷諾數(shù)——Re=vd/υ（圓管）v為管內(nèi)的平均流速d為管道內(nèi)徑υ為液體的運(yùn)動(dòng)粘度雷諾數(shù)為無(wú)量綱數(shù)。如果液流的雷諾數(shù)相同，它的流動(dòng)狀態(tài)亦相同。一般以液體由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)作為判斷液體流態(tài)的依據(jù)，稱(chēng)為臨界雷諾數(shù)，記為Recr。當(dāng)Re＜Recr，為層流；當(dāng)Re＞Recr，為紊流。常見(jiàn)液流管道的臨界雷諾數(shù)見(jiàn)書(shū)中表格。29第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-17圓管層流運(yùn)動(dòng)30第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

推薦流速

31第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1-4在圖4所示的液壓系統(tǒng)中，已知泵輸出的流量qv＝1.5×10-3m3／s，液壓缸內(nèi)徑D＝100mm，負(fù)載F＝30000N，回油腔壓力近似為零，液壓缸的進(jìn)油管是內(nèi)徑d＝20mm的鋼管，總長(zhǎng)即為管的垂直高度H＝5m，進(jìn)油路總的局部阻力系數(shù)Σξ＝7.2，液壓油的密度ρ＝900kg／m3，工作溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度ν＝46mm2／s。試求：1)進(jìn)油路的壓力損失；2)泵的供油壓力。32第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)孔口及縫隙的壓力特性薄壁小孔短孔和細(xì)長(zhǎng)孔平板縫隙環(huán)形縫隙液壓傳動(dòng)中常利用液體流經(jīng)閥的小孔或縫隙來(lái)控制流量和壓力，達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓的目的。液壓元件的泄漏也屬于縫隙流動(dòng)。因而研究小孔和縫隙的流量計(jì)算，了解其影響因素，對(duì)于合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，正確分析液壓元件和系統(tǒng)的工作性能，是很有必要的。33第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)薄壁小孔的液流D/d≥7時(shí)稱(chēng)為完全收縮D/d＜7時(shí)稱(chēng)為不完全收縮34第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-19圓柱滑閥閥口示意圖35第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-21錐閥閥口36第36頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-24平行平板縫隙間的液流37第37頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1－25同心環(huán)縫隙流動(dòng)圖1－26偏心環(huán)縫隙流動(dòng)38第38頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓沖擊39第39頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章小結(jié)

1.有關(guān)壓力的概念；⑴靜壓力的概念；⑵靜壓力平衡方程；